一、定制或改造设备
1. 联系专业设备制造商定制
有不少专业的管材加工设备制造商具备定制大型缩管机的能力。例如,向长期从事重型机械制造且有管材加工设备定制经验的厂家咨询。他们可依据 900mm 钢管的具体材质(如常见的 Q235、Q345 等)、缩径要求(缩径量、缩径后管径公差等)进行量身打造。定制的缩管机需配备高压力输出的液压系统,如能输出 10000kN 甚至更高压力,以克服大直径厚壁钢管塑性变形的巨大阻力。同时,设备的机架采用高强度合金钢整体铸造,确保在加工过程中机架稳固,不变形,保证缩管精度。
2. 现有大型设备改造
若市场上存在加工管径略小于 900mm,但接近该尺寸的大型缩管机,可考虑对其进行改造。例如,某款最大加工管径为 800mm 的重型缩管机,通过对设备的模具安装座进行加宽、加固处理,重新设计并制造适配 900mm 钢管的大型模具。模具采用高性能模具钢,如 H13 钢,并经过特殊的热处理工艺,使其硬度达到 HRC50 - 55,提高模具的耐磨性和抗压强度。同时,对设备的液压动力系统进行升级,更换更大排量的油泵,增加液压油冷却装置,保证在长时间、高压力工作状态下,液压系统稳定运行,满足 900mm 钢管的缩管需求。
二、采用分段缩径工艺
1. 工艺原理与实施步骤
将 900mm 直径的长钢管切割成合适长度的短管段,比如每段长度控制在 1 - 2 米。利用现有最大加工管径接近 900mm 的缩管机,对每段钢管进行分段缩径。以一台最大加工管径为 800mm 的缩管机为例,先将 900mm 钢管一端加工至 800mm,然后将已缩径至 800mm 的部分作为工装,放入缩管机的夹持装置中,对未加工的剩余部分再次进行缩径,逐步减小管径至目标尺寸。每段钢管缩径完成后,再通过焊接等方式将各段连接起来,形成完整的缩径钢管。
2. 质量控制要点
在分段缩径过程中,要严格控制每段的缩径量和缩径后的管径均匀度。采用高精度的管径测量仪器,如激光管径测量仪,实时监测缩径过程中的管径变化,确保每段缩径后的管径公差控制在 ±1mm 以内。对于焊接连接环节,要选择合适的焊接工艺,如手工氩弧焊或二氧化碳气体保护焊,确保焊接质量。焊接前对管段端口进行打磨、清理,去除油污、铁锈等杂质;焊接过程中控制焊接电流、电压和焊接速度,保证焊缝熔深均匀,无气孔、裂纹等缺陷。焊接完成后,对焊缝进行无损检测,如超声波探伤或射线探伤,确保整体钢管的质量符合使用要求
。
三、热缩工艺辅助
1. 热缩工艺介绍
热缩工艺是通过对钢管进行加热,使其材料软化,降低变形抗力,然后再施加外力进行缩径。对于 900mm 的大直径钢管,可采用中频感应加热或燃气加热的方式。中频感应加热速度快、加热均匀,能精确控制加热温度范围;燃气加热则设备相对简单,成本较低。例如,采用中频感应加热设备,将 900mm 钢管需缩径部分快速加热至 800 - 900℃(对于普通碳素钢而言,该温度区间材料塑性较好),此时钢管材料的屈服强度大幅降低,更容易进行缩径操作。
2. 结合现有缩管机使用
在钢管加热至合适温度后,迅速将其转移至现有最大加工管径相对接近的缩管机上进行缩径。由于钢管在热态下塑性良好,对缩管机的压力要求相对降低,现有设备更有可能完成缩径任务。但需要注意的是,热态钢管转移过程要迅速,减少热量散失,同时缩管机的模具需具备良好的耐热性能,可采用耐高温合金材料制作模具表面层,防止模具在热态加工过程中变形或损坏。完成缩径后,对钢管进行缓慢冷却,如采用空冷或在保温介质中冷却,避免因冷却速度过快产生内应力,影响钢管的力学性能。